CN102377699A - 一种mu-mimo系统的信道估计方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MU-MIMO系统的信道估计方法，包括：A、利用用户一的本地导频与导频位置处的接收信号序列进行最小二乘信道估计，得到一个估计序列；B、在分离用户前进行时偏估计与补偿；C、将时偏补偿后的估计序列送入滤波器，得到用户一的信道估计初值；将时偏补偿后的估计序列进行变换域的循环移位处理，再送入滤波器，得到用户二的信道估计初值；C、分别对两个用户进行时偏恢复，得到导频位置处的信道估计值。该方法在分离用户的同时进行降噪处理，能够显著降低实现的复杂度，改善信道估计的性能。该方法还利用用户导频的正交性特点，简化了滤波器运算公式。本发明还公开了一种相应的MU-MIMO系统的信道估计装置。

Description

一种MU-MIMO系统的信道估计方法和装置

技术领域

本发明涉及一种信道估计方法及装置，尤其涉及通讯领域中MU-MIMO(Multi-user Multiple-Input Multiple-Out put，用户多输入多输出)系统的信道估计方法和装置。

背景技术

近年来，无线通信系统向着宽带方向迅速发展，伴随着这种发展趋势，无线通信系统占有的带宽越来越高，传输速率越来越高，频谱效率也要求越来越高。在这样的需求下，MU-MIMO技术以其高效的频谱利用率已经广泛应用到各类通信系统中。因此，发明一种MU-MIMO系统的信道估计方法具有巨大的实用价值。

现有相关专利文献介绍的有关MU-MIMO系统的信道估计方法分两类，一类是通过把信道的频域响应转到时域进行用户分离和降噪处理然后再通过DFT(离散傅利叶变换)得到MU-MIMO用户的频域信道估计；另一类是先在频域进行用户分离，然后在分离之后再进行降噪处理以获得MU-MIMO用户的频域信道响应值。其中第一类方法需要进行至少三次的DFT运算，考虑到多小区多天线多组MU-MIMO用户的基带处理，这将对硬件系统DFT运算单元提出非常苛刻的要求，给系统的设计也将带来诸多问题；第二种方法需要进行用户分离和降噪两步操作才能获得MU-MIMO用户的频域信道响应值，所以运算复杂度也将增加至少一倍以上，而且该方法的用户分离性能也容易受到MU-MIMO用户系统时偏不一致的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种运算复杂度较低的MU-MIMO系统的信道估计方法和装置。

为解决上述技术问题，本发明MU-MIMO系统的信道估计方法包括如下步骤：

LS(Least Square最小二乘)信道估计步骤，用于利用用户一的本地导频与导频位置处的接收信号序列进行LS信道估计，以在导频位置处的接收信号序列中排除用户的本地导频的影响；

用户分离和降噪步骤，用于完成MU-MIMO系统中的用户分离和降噪，得到两用户各自的信道估计结果，包括：

将经过所述信道估计步骤处理后的序列送入滤波器，抑制用户二对用户一的干扰和系统噪声，得到用户一的信道估计结果；

将经过所述信道估计步骤处理后的序列进行变换域的循环移位，该循环移位的大小与用户一、用户二在导频设计时采用的变换域循环移位大小一致，然后将该序列送入滤波器，抑制用户一对用户二的干扰和系统噪声，得到用户二的信道估计结果；

其中用户一为任选的MU-MIMO系统的两用户之一，用户二指另一个用户。

进一步地，所述LS信道估计是按照如下方法进行的：

$H_{\mathrm{LS}}^{\left(l\right)}={\left(\mathrm{diag}\left(p^{(1,l)}\right)\right)}^H\×p_r^{\left(l\right)}$

式中，l表示导频所占用的OFDM符号在一个子帧中的序号，在LTE(Long TermEvolution，长期演进)系统中，l＝3，10，p^(1，l)表示用户一所使用的本地导频，diag(·)表示由矢量(·)构造成的对角矩阵，导频Pr表示导频位置处的接收信号序列，Pr是由

(列向量)构成的矢量组，上标H表示共轭转置，为所述LS信道估计步骤的处理结果，为经过该步骤处理得到的估计序列。

进一步地，假设MU-MIMO系统接收机接收到某个用户第n个子帧的频域数据为y⁽ⁱ⁾，用户一和用户二所使用的导频是由相同的根序列进行不同的循环移位获得，且两个导频序列正交，并且设所述频移序列为一个简单的重复周期序列，例如正负1交替的序列，则在所述用户分离和降噪步骤中，对用户一和用户二的滤波运算进行简化，减少各自的中间重复运算过程，得到如下滤波公式：

k＝N_f-1，N_f，...，M+N_f-2

k＝N_f-1，N_f，...，M+N_f-2

${\tilde{h}}_{1,p}^{\left(l\right)}\left(m_1\right)=h_{\mathrm{even}}^{\left(l\right)}\left(m_1\right)+d_{\mathrm{odd}}^{\left(l\right)}\left(m_1\right),m_1=\mathrm{0,1},\·\·\·,M-1$

${\tilde{h}}_{2,p}^{\left(l\right)}\left(m_1\right)={(-1)}^{m_1+\left((N_f-1)\mathrm{mod}2\right)}(h_{\mathrm{even}}^{\left(l\right)}\left(m_1\right)-h_{\mathrm{odd}}^{\left(l\right)}\left(m_1\right)),m_1=\mathrm{0,1},\·\·\·,M-1$

式中

分别为第1个时隙用户一和用户二的导频位置处第m₁个子载波的信道估计初值，为加权系数，x mod2表示对x取模2的运算，N_f为抽头系数个数，M为用户占用的子载波数。

进一步地，本发明方法在所述LS信道估计步骤之后、所述用户分离和降噪步骤之前还包括时偏估计步骤和时偏补偿步骤，在所述滤波步骤之后还包括时偏恢复步骤。

其中，所述时偏估计步骤用于对所述LS信道估计步骤处理得到的估计序列进行时偏估计，所述时偏补偿步骤用于根据所述时偏估计步骤得到的结果，对所述LS信道估计步骤处理得到的估计序列行时偏补偿，所述时偏恢复步骤用于对两个用户的所述信道估计结果进行时偏恢复，从而得到该两个用户最终的导频位置处的信道估计值。

更进一步地，所述时偏估计步骤采用的时偏估计方法为：

式中，angle(x)表示取x的相位角，M表示用户在一个OFDM符号中占用的子载波的个数，

为所述LS信道估计步骤的处理结果，为经过该步骤处理得到的估计序列，

是组成向量

的元素，k表示用户占用的子载波下标索引，k＝0，1，...M-1，θ^(l)为时偏估计值，

为修正值，δ为正数，δ的取值方法为：

δ＝floor(系统的相干带宽/子载波的频率间隔)，floor(·)表示(·)向下取整。

更进一步地，所述时偏补偿步骤采用的时偏补偿方法为：

$h_t^{\left(l\right)}\left(k\right)=h_{\mathrm{LS}}^{\left(l\right)}\left(k\right)\·e^{-j{\mathrm{\θ}}^{\left(l\right)}\·k}$

式中k表示用户占用的子载波下标索引，

表示补偿后的序列，

是由(k)构成的向量，j表示虚数单位，θ^(l)为所述时偏估计步骤得到的时偏估计值。

更进一步地，所述时偏恢复步骤采用的时偏恢复方法为：

$h_{i,p}^{\left(l\right)}\left(m\right)={\tilde{h}}_{i,p}^{\left(l\right)}\left(m\right)\·e^{j{\mathrm{\θ}}^{\left(l\right)}m},m=\mathrm{0,1},\·\·\·M-1$

式中，i＝1，2表示第i个用户，j表示虚数单位，θ^(l)为时偏估计值，

表示第i个用户(i为1或2)的导频位置处第m个子载波的信道估计初值，

表示第i个用户(i为1或2)的导频位置处第m个子载波的最终的信道估计值。

为解决上述技术问题，本发明MU-MIMO系统的信道估计装置包括：

LS信道估计模块，用于利用用户一的本地导频与导频位置处的接收信号序列进行LS信道估计，以在导频位置处的接收信号序列中排除用户的本地导频的影响；

用户分离和降噪模块，用于完成MU-MIMO系统中的用户分离和降噪，得到两用户各自的信道估计结果，具体包括：

将经过所述信道估计模块处理后的序列送入滤波器，抑制用户二对用户一的干扰和系统噪声，得到用户一的信道估计结果；

将经过所述信道估计模块处理后的序列进行变换域的循环移位，该循环移位的大小与用户一、用户二在导频设计时采用的变换域循环移位大小一致，然后将该序列送入滤波器，抑制用户一对用户二的干扰和系统噪声，得到用户二的信道估计结果；

其中用户一为任选的MU-MIMO系统的两用户之一，用户二指另一个用户。

进一步地，所述LS信道估计模块是按照如下方法进行LS信道估计处理的：

$H_{\mathrm{LS}}^{\left(l\right)}={\left(\mathrm{diag}\left(p^{(1,l)}\right)\right)}^H\×p_r^{\left(l\right)}$

式中，l表示导频所占用的OFDM符号在一个子帧中的序号，在LTE系统中，l＝3，10，p^(1，l)表示用户一所使用的本地导频，diag(·)表示由矢量(·)构造成的对角矩阵，导频Pr表示导频位置处的接收信号序列，Pr是由

(列向量)构成的矢量组，上标H表示共轭转置，

为所述LS信道估计步骤的处理结果，为经过该步骤处理得到的估计序列。

进一步地，该装置还包括时偏估计模块、时偏补偿模块和时偏恢复模块；

其中，所述时偏估计模块用于在所述用户分离和降噪模块处理前，对经过所述LS信道估计模块处理得到的估计序列进行时偏估计；所述时偏补偿模块用于根据所述时偏估计模块得到的时偏估计结果，对所述LS信道估计模块处理得到的估计序列行时偏补偿；所述时偏恢复模块用于对两个用户的所述信道估计结果进行时偏恢复，从而得到该两个用户最终的导频位置处的信道估计值。

本发明的有益效果为：

A、本发明在进行用户分离的同时进行降噪处理，并充分利用降噪滤波器来抑制MU-MIMO用户间干扰，在抑制干扰噪声的同时，自动完成用户分离功能，因此能够显著降低实现的复杂度，改善信道估计的性能。

B、本发明在进行用户分离及降噪之前，首先进行联合时偏估计，并根据所估时偏进行了时偏补偿，改善了信道估计的精度，并提高了抗干扰能力。

C、利用MU-MIMO用户导频设计的正交性特点，结合简单的滤波器设计，可以使用普通的FIR滤波器，有效降低运算复杂度。

以上的三点有益效果充分表明本发明具有较好的性能及较强的通用性和实用性。

附图说明

图1为本发明MU-MIMO系统的信道估计方法流程示意图；

图2为本发明MU-MIMO系统的信道估计装置原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

本实施例将结合LTE系统上行业务信道的参数及图1和图2对本发明的具体实施做详细的介绍，以正常CP(Cyclic Prefix，循环前缀)的子帧结构为例。本实施例利用滤波器在分离用户的同时进行降噪处理，抑制MU-MIMO用户间的干扰，改善用户分离性能；充分利用用户导频设计的特点，大幅度减少运算复杂度；在用户分离之前通过联合时偏估计和补偿处理改善用户时偏对于降噪滤波器性能的影响，本实施例中，组成MU-MIMO的两个用户(即用户一和用户二)的本地导频序列不但正交，而且满足用户一本地导频与一个正负1交替的序列进行点乘后，跟用户二的本地导频完全一样(在变换域相当于循环移位M/2点，M为导频序列长度)。

图1为本发明方法流程示意图，如图所示，本发明MU-MIMO系统的信道估计方法具体包括如下步骤：

假设MU-MIMO系统接收机接收到某个用户第n个子帧的频域数据为y⁽ⁱ⁾，y⁽ⁱ⁾表示第n个子帧的第i个符号，组成MU-MIMO的两个用户即用户一和用户二所使用的导频是由相同的根序列进行不同的循环移位获得，且两个导频序列正交。

步骤1：提取导频p_r与数据D，其中导频符号位置处的接收序列p_r用于信道估计，数据符号位置处的接收序列D直接用于后续的均衡处理。

步骤2：利用用户一的发射导频(即本地导频)，与导频位置处的接收序列进行LS信道估计，从而在导频位置处的接收序列中排除发射导频的影响，得到一个估计序列；

该步骤中，LS信道估计是按照如下方法进行的：

$H_{\mathrm{LS}}^{\left(l\right)}={\left(\mathrm{diag}\left(p^{(1,l)}\right)\right)}^H\×p_r^{\left(l\right)}$

式中，l表示导频所占用的OFDM符号在一个子帧中的序号，在LTE(Long TermEvolution，长期演进)系统中，l＝3，10，p^(1，l)表示用户一所使用的本地导频，diag(·)表示由矢量(·)构造成的对角矩阵，导频Pr表示导频位置处的接收信号序列，Pr是由

(列向量)构成的矢量组，上标H表示共轭转置，为所述LS信道估计步骤的处理结果，为经过该步骤处理得到的估计序列。

步骤3：两用户的联合时偏估计及时偏补偿。

其中，时偏估计按下面的公式进行：

式中，angle(x)表示取x的相位角，M表示用户在一个OFDM符号中占用的子载波的个数，

为所述LS信道估计步骤的处理结果，为经过该步骤处理得到的估计序列，

是组成向量

的元素，k表示用户占用的子载波下标索引，k＝0，1，...M-1，θ^(l)为时偏估计值，为修正值，δ为正数，δ的取值方法为：

δ＝floor(系统的相干带宽/子载波的频率间隔)，floor(·)表示(·)向下取整。

时偏补偿按下面的公式进行：

$h_t^{\left(l\right)}\left(k\right)=h_{\mathrm{LS}}^{\left(l\right)}\left(k\right)\·e^{-\mathrm{j\θ}\·k}$

式中k表示用户占用的子载波下标索引，

表示补偿后的序列，

是由

(k)构成的向量，j表示虚数单位，θ^(l)为时偏估计值。

步骤4：对步骤3所得的经过时偏补偿的估计序列，通过不同的滤波处理，即可完成两用户的用户分离和降噪，从而得到两用户的信道估计的初值。该步骤通过滤波，实现用户分离和降噪所采用的具体方案如下：

步骤4.1：对步骤3所得经过时偏补偿的估计序列直接送入滤波器，抑制用户二对用户一的干扰和系统噪声，得到用户一的信道估计结果，该信道估计结果在本实施例中为导频位置处的信道估计初值；

步骤4.2：对步骤3所得经过时偏补偿的估计序列进行变换域的循环移位，该循环移位的大小与用户一、用户二在导频设计时采用的变换域循环移位大小一致，该变换域的循环移位处理相当于在本域直接乘一个频移序列，而后再送入滤波器，抑制用户一对用户二的干扰和系统噪声，得到用户二的信道频响估计；

该步骤中，设步骤4.1和4.2所用之滤波器完全一样，而且步骤4.2中所述之频移序列(与用户导频序列设计相关)为一个简单的重复周期序列，例如正负1交替的序列，这样步骤4.1和4.2中各自输入滤波器的两个序列间存在特定关系。利用步骤4.1和4.2中输入滤波器的序列的这种特定关系，对滤波运算进行简化，减少各自的中间的重复运算过程，从而可以对步骤4.1和4.2中的整体滤波运算进行简化。得到如下滤波运算公式，据此完成用户分离和降噪：

k＝N_f-1，N_f，...，M+N_f-2

k＝N_f-1，N_f，...，M+N_f-2

${\tilde{h}}_{1,p}^{\left(l\right)}\left(m_1\right)=h_{\mathrm{even}}^{\left(l\right)}\left(m_1\right)+d_{\mathrm{odd}}^{\left(l\right)}\left(m_1\right),m_1=\mathrm{0,1},\·\·\·,M-1$

${\tilde{h}}_{2,p}^{\left(l\right)}\left(m_1\right)={(-1)}^{m_1+\left((N_f-1)\mathrm{mod}2\right)}(h_{\mathrm{even}}^{\left(l\right)}\left(m_1\right)-h_{\mathrm{odd}}^{\left(l\right)}\left(m_1\right)),m_1=\mathrm{0,1},\·\·\·,M-1$

式中

分别为第1个时隙用户一和用户二的导频位置处第m₁个子载波的信道估计初值，为加权系数，x mod2表示对x取模2的运算，N_f为抽头系数个数，M为用户占用的子载波数。

步骤5：根据步骤3得到的联合时偏估计结果，分别对两个用户进行时偏恢复。

时偏恢复按如下公式进行：

$h_{i,p}^{\left(l\right)}\left(m\right)={\tilde{h}}_{i,p}^{\left(l\right)}\left(m\right)\·e^{j{\mathrm{\θ}}^{\left(l\right)}m},m=\mathrm{0,1},\·\·\·M-1$

式中，i＝1，2表示第i个用户，j表示虚数单位，θ^(l)为时偏估计值，

表示第i个用户(i为1或2)的导频位置处第m个子载波的信道估计初值，

表示第i个用户(i为1或2)的导频位置处第m个子载波的最终的信道估计值。

对步骤5得到的两个用户的导频位置处的信道估计值进行插值处理，即可获得两用户数据位置上的信道估计值。

图2为本发明MU-MIMO系统的信道估计装置结构示意图，如图所示，本发明MU-MIMO系统的信道估计装置具体包括N点FFT(快速傅利叶变换)模块(N＝系统采样频率/子载波的频率间隔)、分解单元模块、LS信道估计模块、时偏估计模块、时偏补偿模块、用户分离和降噪模块、时偏恢复模块和插值模块。它们的相互关系为：

eNodeB(Evolved Node B，演进型Node B)接收到UE(用户终端)发过来的多个用户的基带数据，这些数据输入N点FFT模块，利用该模块把时域的数据转换到频域。然后频域的数据再输入到分解单元模块，该模块把多个用户的数据分离出来，并把各个MU-MIMO用户的数据y⁽ⁱ⁾(第i个OFDM符号的频域数据)输入到相应各个用户的LS信道估计模块中。

假设MU-MIMO接收机接收到的频域数据为y⁽ⁱ⁾，用户所占用的子载波数据为M，组成MU-MIMO的两个用户所使用的RS序列循环移位间隔最大。

根据子帧中的OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)符号构成，进行导频与数据分离，D表示承载数据的OFDM符号，P表示承载导频的OFDM符号。下面以LTE系统为例进行说明：

提取数据(占用3#和10#OFDM符号以外的其余12个OFDM符号)：

D＝{y⁽⁰⁾，y⁽¹⁾，y⁽²⁾，y⁽⁴⁾，...，y⁽⁹⁾，y⁽¹¹⁾，y⁽¹²⁾，y⁽¹³⁾}

提取导频(占用3#和10#OFDM符号)：

P_r＝{y⁽³⁾，y⁽¹⁰⁾}

$p_r^{\left(l\right)}=y^{\left(l\right)}$

各个用户的LS信道估计模块接到分解单元送过来的数据y⁽ⁱ⁾后，利用MU-MIMO用户一的本地导频与接收导频

进行LS信道估计，获得估计序列

具体方法如下：

$H_{\mathrm{LS}}^{\left(l\right)}={\left(\mathrm{diag}\left(p^{(1,l)}\right)\right)}^H\×p_r^{\left(l\right)}$

式中，l表示导频所占用的OFDM符号在一个子帧中的序号，在LTE(Long TermEvolution，长期演进)系统中，l＝3，10，p^(1，l)表示用户一所使用的本地导频，diag(·)表示由矢量(·)构造成的对角矩阵，导频Pr表示导频位置处的接收信号序列，Pr是由

(列向量)构成的矢量组，H表示共轭转置，

为所述LS信道估计步骤的处理结果，为经过该步骤处理得到的估计序列。

为了更好的进行降噪以及用户分离，需要对时偏进行估计与补偿。时偏估计模块则利用

进行联合时偏估计并输出时偏估计值θ^(l)，时偏补偿模块利用θ^(l)对

进行时偏补偿并获得补偿后的值

时偏估计模块与时偏补偿模块处理方法如下：

时偏估计：

式中，angle(x)表示取x的相位角，M表示用户在一个OFDM符号中占用的子载波的个数，

为所述LS信道估计步骤的处理结果，为经过该步骤处理得到的估计序列，

是组成向量的元素，k表示用户占用的子载波下标索引，k＝0，1，...M-1，θ^(l)为时偏估计值，

为修正值，δ为正数，δ的取值方法为：

δ＝floor(系统的相干带宽/子载波的频率间隔)，floor(·)表示(·)向下取整。

本实施例中，δ可以取4或6.

时偏补偿：

$h_t^{\left(l\right)}\left(k\right)=h_{\mathrm{LS}}^{\left(l\right)}\left(k\right)\·e^{-\mathrm{j\θ}\·k}$

式中k表示用户占用的子载波下标索引，

表示补偿后的序列，

是由

(k)构成的向量，j表示虚数单位，θ^(l)为时偏估计值。

用户分离和降噪模块通过对

进行数值处理完成两用户的用户分离和降噪，得到两用户的信道估计的初值，该模块具体处理方法为：首先对直接进行滤波处理，得到用户一的信道估计初值

而后再对

进行变换域的循环移位，该循环移位的大小与用户一、用户二在导频设计时采用的变换域循环移位大小一致(相当于直接乘以一个与两用户MU-MIMO导频设计相关的频移序列)，再进行滤波处理，从而得到用户二的信道估计初值

在进行用户分离以及降噪处理之前，首先对时偏补偿模块得到的结果

进行镜像扩展以减少边沿效应的影响：

${\tilde{h}}_t^{\left(l\right)}=[h_t^{\left(l\right)}\left(N_f\right),\·\·\·,h_t^{\left(l\right)}\left(1\right),h_t^{\left(l\right)}\left(0\right),h_t^{\left(l\right)}\left(1\right),\·\·\·,h_t^{\left(l\right)}(M-1),h_t^{\left(l\right)}(M-2),\·\·\·,h_t^{\left(l\right)}(M-N_f-1)]$

式中，N_f为抽头系数个数。M为用户占用的子载波数，[.]表示数组，其它公式类同。

由于用户一和用户二本地导频序列设计的特殊性，用户分离和降噪模块所使用的滤波运算(用于用户分离和降噪)的复杂度可以被大大降低，其滤波处理的运算形式也可被简化为如下：

k＝N_f-1，N_f，...，M+N_f-2

k＝N_f-1，N_f，...，M+N_f-2

${\tilde{h}}_{1,p}^{\left(l\right)}\left(m_1\right)=h_{\mathrm{even}}^{\left(l\right)}\left(m_1\right)+d_{\mathrm{odd}}^{\left(l\right)}\left(m_1\right),m_1=\mathrm{0,1},\·\·\·,M-1$

${\tilde{h}}_{2,p}^{\left(l\right)}\left(m_1\right)={(-1)}^{m_1+\left((N_f-1)\mathrm{mod}2\right)}(h_{\mathrm{even}}^{\left(l\right)}\left(m_1\right)-h_{\mathrm{odd}}^{\left(l\right)}\left(m_1\right)),m_1=\mathrm{0,1},\·\·\·,M-1$

式中

分别为第1个时隙用户一和用户二的导频位置处第m₁个子载波的信道估计初值，

为加权系数，x mod2表示对x取模2的运算，N_f为抽头系数个数，M为用户占用的子载波数。

最后，时偏恢复模块利用时偏估计模块所得的联合时偏估计θ^(l)，对用户一和用户二的信道估计初值，做相应的时偏恢复，从而获得MU-MIMO用户在导频位置处的信道估计值和

时偏恢复模块采用的时偏恢复方法为：

$h_{i,p}^{\left(l\right)}\left(m\right)={\tilde{h}}_{i,p}^{\left(l\right)}\left(m\right)\·e^{j{\mathrm{\θ}}^{\left(l\right)}m},m=\mathrm{0,1},\·\·\·M-1$

式中，i＝1，2表示第i个用户，j表示虚数单位，θ^(l)为时偏估计值，

表示第i个用户(i为1或2)的导频位置处第m个子载波的信道估计初值，

表示第i个用户(i为1或2)的导频位置处第m个子载波的最终的信道估计值。

通过以上模块的处理，即可获得导频位置的精确信道估计值和

插值模块利用和

进行插值估计即可获得数据位置处的信道频域响应估计值。

综上所述，本发明提出了一种新的MU-MIMO系统的信道估计方法和装置，该方法和装置只需要在频域进行一次简单的操作即能够获得性能较好的频域信道估计，无需DFT运算，有效地解决目前现有技术中MU-MIMO系统的信道估计算法复杂度高的问题，且对时偏等非理想因素表现不敏感，具有很强的实用价值。

本发明方法和装置在进行分离降噪前进行时偏估计和补偿，有效改善了信道估计的性能；该方法和装置还巧妙地把用户分离、降噪和信道估计结合在一起，在进行降噪的同时抑制MU-MIMO用户间的相互干扰，分离用户；该方法和装置还充分利用MU-MIMO用户导频序列设计上的正交特性，即MU-MIMO用户导频序列均来源于同一恒模序列，且具有不同的变换域循环移位，设计出了新的导频位置处的用户分离算法，大大降低了实现的复杂度，更利于工程实现。

本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种MU-MIMO系统的信道估计方法，其特征在于包括如下步骤：

最小二乘信道估计步骤，用于利用用户一的本地导频与导频位置处的接收信号序列进行最小二乘信道估计；

用户分离和降噪步骤，用于：

将经过所述最小二乘信道估计步骤处理后的序列送入滤波器，抑制用户二对用户一的干扰和系统噪声，得到用户一的信道估计结果；

将经过所述最小二乘信道估计步骤处理后的序列进行变换域的循环移位，该循环移位的大小与用户一、用户二在导频设计时采用的变换域循环移位大小一致，然后将该序列送入滤波器，抑制用户一对用户二的干扰和系统噪声，得到用户二的信道估计结果；

其中用户一为任选的MU-MIMO系统的两用户之一，用户二指另一个用户。

2.根据权利要求1所述的MU-MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，所述最小二乘信道估计是按照如下方法进行的：

$H_{\mathrm{LS}}^{\left(l\right)}={\left(\mathrm{diag}\left(p^{(1,l)}\right)\right)}^H\×p_r^{\left(l\right)}$

式中，l表示导频所占用的OFDM符号在一个子帧中的序号，p^(1，l)表示用户一所使用的本地导频，diag(·)表示由矢量(·)构造成的对角矩阵，导频Pr表示导频位置处的接收信号序列，Pr是由(列向量)构成的矢量组，上标H表示共轭转置，为所述最小二乘信道估计步骤的处理结果，为经过该步骤处理得到的估计序列。

3.根据权利要求1所述的MU-MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，假设MU-MIMO系统接收机接收到某个用户第n个子帧的频域数据为y⁽ⁱ⁾，用户一和用户二所使用的导频是由相同的根序列进行不同的循环移位获得，且两个导频序列正交，并且设所述频移序列为一个正负1交替的重复周期序列，则所述用户分离和降噪步骤中，采用如下滤波公式进行处理：

k＝N_f-1，N_f，...，M+N_f-2

k＝N_f-1，N_f，...，M+N_f-2

${\tilde{h}}_{1,p}^{\left(l\right)}\left(m_1\right)=h_{\mathrm{even}}^{\left(l\right)}\left(m_1\right)+d_{\mathrm{odd}}^{\left(l\right)}\left(m_1\right),m_1=\mathrm{0,1},\·\·\·,M-1$

${\tilde{h}}_{2,p}^{\left(l\right)}\left(m_1\right)={(-1)}^{m_1+\left((N_f-1)\mathrm{mod}2\right)}(h_{\mathrm{even}}^{\left(l\right)}\left(m_1\right)-h_{\mathrm{odd}}^{\left(l\right)}\left(m_1\right)),m_1=\mathrm{0,1},\·\·\·,M-1$

式中 分别为第1个时隙用户一和用户二的导频位置处第m₁个子载波的所述信道估计结果，

为加权系数，x mod2表示对x取模2的运算，N_f为抽头系数个数，M为用户占用的子载波数。

4.根据权利要求1或2或3所述的MU-MIMO系统的信道估计方法，其特征在于：

本发明方法在所述最小二乘信道估计步骤之后、所述用户分离和降噪步骤之前还包括时偏估计步骤和时偏补偿步骤，在所述滤波步骤之后还包括时偏恢复步骤。

5.根据权利要求4所述的MU-MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，所述时偏估计步骤采用的时偏估计方法为：

式中，angle(x)表示取x的相位角，M表示用户在一个OFDM符号中占用的子载波的个数，为所述最小二乘信道估计步骤的处理结果，为经过该步骤处理得到的估计序列，

是组成向量

的元素，k表示用户占用的子载波下标索引，k＝0，1，...M-1，θ^(l)为时偏估计值，为修正值，δ为正数，δ的取值方法为：δ＝floor(系统的相干带宽/子载波的频率间隔)，floor(·)表示(·)向下取整。

6.根据权利要求4所述的MU-MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，所述时偏补偿步骤采用的时偏补偿方法为：

$h_t^{\left(l\right)}\left(k\right)=h_{\mathrm{LS}}^{\left(l\right)}\left(k\right)\·e^{-j{\mathrm{\θ}}^{\left(l\right)}\·k}$

k表示用户占用的子载波下标索引，表示补偿后的序列，

是由构成的向量，j表示虚数单位，θ^(l)为所述时偏估计步骤得到的时偏估计值。

7.根据权利要求4所述的MU-MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，所述时偏恢复步骤采用的时偏恢复方法为：

$h_{i,p}^{\left(l\right)}\left(m\right)={\tilde{h}}_{i,p}^{\left(l\right)}\left(m\right)\·e^{j{\mathrm{\θ}}^{\left(l\right)}m},m=\mathrm{0,1},\·\·\·M-1$

式中，i＝1，2表示第i个用户，j表示虚数单位，θ^(l)为时偏估计值，

表示第i个用户(i为1或2)的导频位置处第m个子载波的信道估计初值，

表示第i个用户(i为1或2)的导频位置处第m个子载波的最终的信道估计值。

8.一种MU-MIMO系统的信道估计装置，其特征在于包括：

最小二乘信道估计模块，用于利用用户一的本地导频与导频位置处的接收信号序列进行最小二乘信道估计；

用户分离和降噪模块，用于：

将经过所述最小二乘信道估计模块处理后的序列送入滤波器，抑制用户二对用户一的干扰和系统噪声，得到用户一的信道估计结果；

将经过所述最小二乘信道估计模块处理后的序列进行变换域的循环移位，该循环移位的大小与用户一、用户二在导频设计时采用的变换域循环移位大小一致，然后将该序列送入滤波器，抑制用户一对用户二的干扰和系统噪声，得到用户二的信道估计结果；

其中用户一为任选的MU-MIMO系统的两用户之一，用户二指另一个用户。

9.根据权利要求8所述的MU-MIMO系统的信道估计装置，其特征在于，所述LS信道估计模块是按照如下方法进行LS信道估计处理的：

$H_{\mathrm{LS}}^{\left(l\right)}={\left(\mathrm{diag}\left(p^{(1,l)}\right)\right)}^H\×p_r^{\left(l\right)}$

式中，l表示导频所占用的OFDM符号在一个子帧中的序号，p^(1，l)表示用户一所使用的本地导频，diag(·)表示由矢量(·)构造成的对角矩阵，导频Pr表示导频位置处的接收信号序列，Pr是由

(列向量)构成的矢量组，上标H表示共轭转置，

为所述LS信道估计步骤的处理结果，为经过该步骤处理得到的估计序列。

10.根据权利要求8或9所述的MU-MIMO系统的信道估计装置，其特征在于：

所述MU-MIMO系统的信道估计装置还包括时偏估计模块、时偏补偿模块和时偏恢复模块；

其中，所述时偏估计模块用于在所述用户分离和降噪模块处理前，对经过所述最小二乘信道估计模块处理得到的估计序列进行时偏估计；所述时偏补偿模块用于根据所述时偏估计模块得到的时偏估计结果，对所述最小二乘信道估计模块处理得到的估计序列行时偏补偿；所述时偏恢复模块用于对两个用户的所述信道估计结果进行时偏恢复，从而得到该两个用户最终的导频位置处的信道估计值。

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